JP4546339B2 - 乱数生成装置及び乱数生成方法 - Google Patents
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Description
図1は本発明を実施した乱数生成装置のブロック図を示したものである。同図において1は品質が保証された乱数を出力する乱数生成装置、2はデータ保持部内のデータの初期値を設定するための初期値設定部、3はデータを保持しておくためのデータ保持部、4はデータ保持部3に保持されたデータを取り出し撹拌するための撹拌部、5はデータ保持部3より得られるデータの品質を評価する品質評価部、6はデータ保持部3から得られるデータの出力を品質評価部5による品質評価結果に応じて制御する出力制御部である。
1.The mono bit test
連続するランダムな20000ビット中の‘1’の数をXとしたとき
9725<X<10275 ・・・(1)
2.The long runs test
連続するランダムな20000ビット中の‘1’or‘0’の最長連続ビット数をXとしたとき
X<26 ・・・(2)
3.The runs test
連続するランダムな20000ビット中の‘1’or‘0’の連続ビット数をi、度数をXiとしたとき
2315<X1<2685 ・・・(3)
1114<X2<1386 ・・・(4)
527 <X3<723 ・・・(5)
240 <X4<384 ・・・(6)
103 <X5<209 ・・・(7)
103 <X6<209 ・・・(8)
4.The poker test
連続するランダムな20000ビットを4ビット毎に5000に区切り、その値(0〜15)の度数をf(i)とし、
X=(16/5000)*(Σi[f(i)]^2)−5000としたとき
2.16<X<46.17 ・・・(9)
乱数品質評価部5はこのような乱数検定を行い、上記検定項目の1〜4までの全てを合格した場合に、出力制御信号110、113により乱数の出力を許可する。
本発明の第2の実施例においては、品質評価部5が、十分な品質が得られるのに必要な攪拌回数をあらかじめ設定された確率に応じて決定することで、データ撹拌及び品質評価のオーバーヘッドを最適化する。
X’<275(ただしX’=|X−10000|)・・・(10)
データの撹拌回数とこのX’の推移は図5に示される。図5によると、データの撹拌回数を増やすことによって概ね単調に乱数品質が向上していくものと考えられる。しかし乱数品質の向上スピードは、初期値の設定方法や使用するハッシュ関数のアルゴリズムによってばらつきがある。図5に示すように撹拌回数とX’の減少していくカーブがA,Bのように幅をもつとすると、基準値を満たすまでに必要なデータの撹拌回数はAでは26回、Bでは18回となり8回程度差がある。
第3の実施例では、乱数データを乱数生成装置外部に出力した後の動作制御についても述べる。本実施例では、乱数データを乱数生成装置外部に出力した直後、初期値設定部はデータ保持部の少なくとも一部に固定値を書き込む。データ保持部から取り出したデータの品質を意図的に低下させることによりデータ保持部に保持されたデータの撹拌を強制的に行なわせる。
図9は本発明の第4の実施例における乱数生成装置のブロック図を示したものである。同図において第3の実施例と同様なものは説明を省略する。第3の実施例では、データ攪拌の初期値を設定量だけ固定値としていたが、本実施例では装置外部から品質評価の要求が有るまで初期値を固定値とするものである。
2 初期値設定部
3 データ保持部
4 データ攪拌部
5 品質評価部
6 出力制御部
Claims (12)
- データを保持する保持手段と、
前記保持手段に保持されたデータに対してハッシュ関数またはブロック暗号処理を施すことにより、該データを攪拌する攪拌手段と、
前記保持手段に保持されたデータの乱数としての品質を評価する品質評価手段と、
前記品質評価手段による評価結果が合格だった場合に該データを出力する出力制御手段とを備え、
前記品質評価手段は、品質評価の結果が不合格だった場合には、前記攪拌手段に対して前記保持手段に保持されたデータをm回(m>0)攪拌するよう指示することを特徴とする乱数生成装置。 - 前記品質評価手段による乱数の検定項目が複数ある場合、前記品質評価手段は、更なる攪拌の後、該攪拌の前に十分な評価結果が得られなかった検定項目のみ品質評価を行なうことを特徴とする請求項1に記載の乱数生成装置。
- 前記品質評価手段は、前記攪拌手段がn回(n>0)の攪拌を行なった後にデータの品質を評価するものであって、前記品質評価手段は、前記n回に満たないi回目(i<j<n)の攪拌後の評価結果と、j回目の攪拌後の評価結果を保持し、これら評価結果に基づいて、攪拌回数mを決定することを特徴とする請求項1に記載の乱数生成装置。
- 前記出力制御手段がデータを出力した場合に、前記データ保持部の少なくとも一部に固定値を書き込むことを特徴とする請求項1に記載の乱数生成装置。
- 前記品質評価手段が前記乱数生成装置外部から品質評価の要求があるまで、前記データ保持部の少なくとも一部に固定値を書き込むことを特徴とする請求項4記載の乱数生成装置。
- 前記品質評価手段は、前記攪拌手段がn(n>0)回の攪拌を行なった後にデータの品質を評価することを特徴とする請求項1記載の乱数生成装置。
- 前記乱数生成装置は、品質評価に合格する攪拌回数を確率別に算出することによって前記攪拌回数を定めることを特徴とする請求項6に記載の乱数生成装置。
- 前記出力制御手段は、前記乱数生成装置外部からのデータの要求に応じて、該装置外部へデータの出力を行なうことを特徴とする請求項1記載の乱数生成装置。
- 前記品質評価手段は、前記乱数生成装置外部からの品質評価の要求に応じて、品質評価を行なうことを特徴とする請求項1に記載の乱数生成装置。
- 所定の保持手段に保持されたデータに対してハッシュ関数またはブロック暗号処理を施すことにより、該データを攪拌する攪拌工程と、
前記攪拌工程によって攪拌されたデータの乱数としての品質を評価する品質評価工程と、
前記品質評価工程による評価結果が合格だった場合に該データを出力する出力制御工程を備え、
前記品質評価工程は、品質評価の結果が不合格だった場合には、前記攪拌工程に対して前記保持手段に保持されたデータをm回(m>0)攪拌するよう指示することを特徴とする乱数生成方法。 - 前記品質評価工程は、前記攪拌工程がn(n>0)回の攪拌を行なった後にデータの品質を評価することを特徴とする請求項10記載の乱数生成方法。
- 前記品質評価工程は、乱数の品質を評価する複数の検定を行なうことを特徴とする請求項10記載の乱数生成方法。
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